新乡综合试验基地实验楼结构设计

 2021-12-08 17:28:00

论文总字数:99041字

摘 要

本工程位于新乡市支河旁双杨路和南环路交叉处。总建筑面积约为10001.71m2,地上建筑面积9930.02m2,建筑主体为七层。房屋总高度为27.800m(含室内外高差0.600m(最大处)),层高3.9m,底层4.5m,顶层3.2m,建筑高度≤50m。

手算中主要取具有代表性的②轴框架进行结构设计。设计过程中,首先确定结构布置方案,确定框架梁、柱和楼板等主要构件的截面尺寸和基础形式,再对楼盖进行设计计算。计算出一榀框架在竖向荷载、风载和地震荷载作用下的结构内力之后再进行内力组合,利用组合得到的数据可以进行框架梁柱截面的设计及配筋。该建筑中的楼梯采用现浇板式楼梯,在对楼梯的设计中完成了对平台板,梯段板,平台梁、柱等构件的内力和配筋计算。结构基础采用预应力混凝土管桩基础,桩基础设计包括了对基础连梁、桩以及桩承台的设计。另外,运用PKPM对手算结果进行电算校核,并分析手算与电算误差的产生原因。最终,在计算结果之上,绘制施工图。

关键词: 框架结构 钢筋混凝土 结构设计

Abstract: The project is located in Xinxiang town at the intersection of Shuangyang road and Nanhuan road. The overall floorage is 10001.71m2 .The planned total height is 27.800m.

The purpose of the design is mainly to do the structure desigh of axis ②. When the array of the structure is determined, firstly do the roof design. I calculate the internal force of the frame under the vertical loads and the wind load, also the seismic force. After computing the internal force under all sorts of loads, the combination of internal force can be made by using the Excel software, whose purpose is to find one or several sets of the most adverse internal force of members.Then I can use it to design the beams and columns. Slab stairs is used in this structure. The design of the stairs includes calculating the internal force and reinforcing such components as landing slab, step board and landing girder. In the end, prestressed concrete pile foundation needs designing, which contains the design of foundation beam, pile and platform on piles. Then, the results is checked by software PKPM, including analyzing the causes of those differences between them. There are construction drawings based on the calculation results in all.

Keywords: Frame Construction, Reinforced concrete, Structure Design

目录

第一部分 设计资料 1

1.1 工程概况 1

1.1.1 工程名称 1

1.1.2 建设地点 1

1.2 建筑设计资料 1

1.3 基本数据 1

1.3.1抗震要求 1

1.3.2气象条件 1

1.3.3 岩土工程勘察土层报告 1

第二部 结构方案的选型及框架布置 2

2.1结构选型 2

2.2 结构布置 2

2.3 初估截面尺寸 3

2.3.1梁柱截面的确定 3

2.3.1.1 横向框架梁 3

2.3.1.2 纵向框架梁 3

2.3.1.3纵横向次梁 4

2.3.1.4框架柱截面初选 4

2.3.2楼板 6

第三部分 荷载标准值计算 6

3.1 竖向荷载计算 6

3.1.1 永久荷载计算 6

3.1.2可变荷载计算 8

3.2 水平荷载计算 8

3.2.1 风荷载计算 8

第四部 楼盖设计 9

4.1 楼面板设计 9

4.1.1楼面层计算简图 9

4.1.2双向板设计 10

4.1.2.1双向板弯矩设计值计算 11

4.1.2.2配筋计算 13

4.2楼面次梁设计 16

4.2.1 CL-1、CL-2、CL-3设计 17

4.2.1.1计算资料 17

4.2.1.2内力计算 17

4.2.1.3正截面受弯承载力验算 18

4.2.1.4斜截面受剪承载力验算 19

第五部分 框架内力计算 19

5.1 框架计算简图 19

5.1.1计算简图说明 19

5.2 竖向荷载计算 20

5.2.1恒荷载 20

5.2.2楼(屋)面可变荷载 23

5.3竖向荷载作用下的内力计算 24

5.3.1永久荷载作用下内力计算 24

5.3.2可变荷载作用下框架内力计算 35

5.4 风荷载作用下的内力计算 38

5.4.1柱的修正抗侧刚度表 38

5.4.2 修正反弯点高度计算 38

5.4.3 内力计算表格 39

5.4.4 风荷载内力图 42

5.5 地震作用下的内力计算 44

5.5.1重力荷载代表值计算 44

5.5.2梁和柱刚度的计算 47

5.5.3 结构基本自振周期T1的计算 48

5.5.4、横向水平地震作用的计算 49

5.5.4.1各层位移计算 49

5.5.4.2水平地震作用下内力计算 50

第六部分 梁、柱内力组合 56

6.1框架梁内力组合 57

6.1.1框架梁内力非抗震组合 58

6.1.2框架梁内力抗震组合 58

6.2框架柱内力组合 66

6.2.1 框架柱内力非抗震组合 66

6.2.1 框架柱内力抗震组合 69

第七部分 梁、柱截面设计 73

7.1 框架梁截面设计 73

7.1.1 设计条件 73

7.1.2 构造要求 73

7.1.3 正截面受弯承载力计算 73

7.1.4 斜截面受剪承载力及剪压比验算 75

7.2 框架柱截面设计 79

7.2.1 设计条件 79

7.2.2 构造要求 79

7.2.3 正截面受弯承载力验算及轴压比验算 80

7.2.4 斜截面受剪承载力及剪压比验算 83

第八部分 基础设计 84

8.1基础设计资料 84

8.2 基础设计 85

8.2.1 基础选型 85

8.2.2 桩顶作用效应计算 85

8.2.3 单桩承载力计算 86

8.2.4 柱基础设计 86

8.2.4.1 柱A基础设计 86

8.2.4.2 柱B基础设计 90

8.3 基础连梁设计 93

8.3.1 梁高的估算 93

8.3.2 基础连梁正截面计算 93

第九部分 楼梯设计 94

9.1设计资料 94

9.2 底层楼梯的结构设计 95

9.2.1梯段板设计 95

9.2.1.1计算简图的确定 95

9.2.1.2荷载计算 95

9.2.1.3内力计算 95

9.2.1.4 截面设计 95

9.2.1.5构造配筋 96

9.2.2 平台板设计 96

9.2.2.1计算简图的确定 96

9.2.2.2荷载计算 96

9.2.2.3 内力计算 97

9.2.2.4 截面设计 97

9.2.3平台梁计算 97

9.2.3.1 计算简图的确定 97

9.2.3.2 荷载计算 97

9.2.3.3 内力计算 98

9.2.3.4 截面设计 98

9.2.3.4.1 正截面受弯承载力计算 98

9.2.3.4.2 斜截面受剪承载力计算 98

9.2.3平台柱设计 99

9.3 标准层楼梯的结构设计 99

9.3.1梯段板设计 99

9.3.1.1计算简图的确定 99

9.3.1.2荷载计算 99

9.3.1.3内力计算 99

9.3.1.4 截面设计 100

9.3.1.5构造配筋 100

9.3.2 平台板设计 100

9.3.2.1计算简图的确定 100

9.3.2.2荷载计算 100

9.3.2.3 内力计算 101

9.3.2.4 截面设计 101

9.3.3平台梁计算 101

9.3.3.1 计算简图的确定 101

9.3.3.2 荷载计算 101

9.3.3.3 内力计算 102

9.3.3.4 截面设计 102

9.3.3.4.1 正截面受弯承载力计算 102

9.3.3.4.2 斜截面受剪承载力计算 102

9.3.3平台柱设计 103

第十部分 电算校核 103

10.1 结构基本周期 103

10.2 位移 103

10.3底层柱轴力设计值 104

致 谢 105

【参考文献】 106

附录: 107

第一部分 设计资料

1.1 工程概况

1.1.1 工程名称

新乡实验基地实验楼建筑设计

1.1.2 建设地点

新乡市支河旁双杨路和南环路交叉处

1.2 建筑设计资料

新乡实验基地位于新乡市支河旁双杨路和南环路交叉处。总建筑面积约为10001.71m2,地上建筑面积9930.02m2,建筑主体为七层。房屋总高度为27.800m(含室内外高差0.600m(最大处)),层高3.9m,底层4.5m,顶层3.2m,建筑高度≤50m。

1.3 基本数据

1.3.1抗震要求

工程所在地抗震设防烈度为7度,设计地震分组为第一组,设计基本地震加速度为0.10g,场地类别为Ⅱ类,框架抗震等级为二级。

1.3.2气象条件

基本风压:ω0=0.35kN/m2(50年一遇)

基本雪压:S0=0.65 kN/m2(50年一遇)

1.3.3 岩土工程勘察土层报告

表1.1土层信息表

层号

土层名称和性状

底层埋深(m)

承载力特征值fakkPa

备注

①-1

稍密~松散杂填土

3.88

②-1

软塑粘土、粉质粘土

3.38

80

②-2

流塑淤泥质粉质粘土

-5.42

70

②-3

稍~中密粉细砂

-14.82

150

②-4

流塑粉质粘土、淤泥质粉质粘土

-26.72

85

②-5

细砂

-45.62

200

可作为良好预制桩持力层;

中粗砂混卵砾石

-48.82

260

强风化泥岩、泥质粉砂岩

-49.92

300

中风化泥岩、泥质粉砂岩

-52.92

1800

可作钻孔灌注桩持力层

第二部分 结构方案的选型及框架布置

2.1结构选型

根据建筑功能的要求,为使建筑平面布置灵活,获得较大的使用空间,本结构设计采用钢筋混凝土框架结构体系。

2.2 结构布置

根据建筑功能要求及建筑物可用的占地平面地形,柱网布置呈长方形,采用纵横向框架双向承重方案。这种方案具有较好的整体工作性能。具体布置详见图2.1。施工方案采用梁、板、柱整体现浇方案,楼梯采用整体现浇板式楼梯。

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